BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

DƯƠNG XUÂN TÚ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA
TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA THƠM
KHÁNG BỆNH BẠC LÁ

LUẬN ÁN TIẾN SỸ
CHUYÊN NGÀNH: DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG

HÀ NỘI - 2015
1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

DƯƠNG XUÂN TÚ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA
TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA THƠM
KHÁNG BỆNH BẠC LÁ

CHUYÊN NGÀNH: DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG
MÃ SỐ: 62 62 01 11

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm,
các đồng nghiệp thuộc Bộ môn Công nghệ sinh học, Viện Cây lương thực và Cây
thực phẩm đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ cho tôi trong tiến hành thực hiện
các thí nghiệm của luận án.
Sau cùng là gia đình đã luôn bên cạnh động viên, tạo điều kiện về thời gian
và kinh phí để tôi hoàn thành luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hải Dương, ngày 20 tháng 8 năm 2015
Tác giả luận án

Dương Xuân Tú

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt


4

4.

Những đóng góp mới của đề tài

5

Chương I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

6

1.1.

Chọn tạo và phát triển lúa thơm chất lượng cao

6

1.2

Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa

9

1.2.1. Một số chỉ thị phân tử ADN được sử dụng phổ biến trong nghiên cứu di

9

truyền và chọn tạo giống lúa
1.2.2. Một số kết quả ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa

tính kháng bệnh bạc lá ở cây lúa
1.4.1. Vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa

28

1.4.2. Nguồn gen kháng và chỉ thị phân tử liên kết với gen kháng

31

iii


1.4.3. Kết quả ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh

36

bạc lá
1.5.

Nghiên cứu về đa dạng di truyền nguồn gen ở cây lúa

41

Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

47

2.1.

Vật liệu nghiên cứu

2.4.3. Lai tạo các tổ hợp lai định hướng tạo vật liệu cho chọn lọc dòng lúa mới

58

theo mục tiêu
2.4.4. Sử dụng chỉ thị phân tử chọn cá thể mang kiểu gen thơm và gen kháng

61

bệnh bạc lá từ các thế hệ phân ly, kết hợp với đánh giá kiểu hình để chọn
dòng lúa mới theo mục tiêu
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.

63

Lựa chọn chỉ thị phân tử liên kết với gen qui định mùi thơm và tính

63

kháng với các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa ở các tỉnh phía Bắc
3.1.1. Lựa chọn chỉ thị phân tử liên kết với gen thơm ở cây lúa

63

3.1.2 Lựa chọn chỉ thị phân tử liên kết với gen kháng với một số chủng vi

71

khuẩn gây bệnh bạc lá lúa phổ biến ở các tỉnh phía Bắc

theo mục tiêu
3.3.1. Mục tiêu chọn tạo giống lúa mới

113

3.3.2. Lựa chọn bố mẹ cho các tổ hợp lai

113

3.3.3. Kết quả lai tạo

115

3.4.

120

Sử dụng chỉ thị phân tử chọn cá thể mang kiểu gen thơm và gen kháng
bệnh bạc lá từ các thế hệ phân ly, kết hợp với đánh giá kiểu hình để chọn
dòng lúa mới theo mục tiêu

3.4.1. Sử dụng chỉ thị phân tử liên kết để chọn lọc các thể mang gen mục tiêu

120

từ thế hệ sớm
3.4.2. Đánh giá và chọn lọc theo mục tiêu đối với các các dòng lúa mang gen

124


ADN

Acid Deribonucleic

AFLP
BAD

Amplified Fragment Length Polymorphism
Betain Aldehyde Dehydrogenase

BC

Backcross (lai lại)

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu long

ĐBSH

Đồng bằng sông Hồng

cM

Centi Moocgarn

HAU

Hanoi Agricultural University


Polymerase Chain Reaction

PIC

Polymorphic Information Content

QTLs

Quantitative Trait Locus

RAPD

Random Amplified Polymorphic DNA

RFLP

Restriction Fragment Length Polymorphism

SNP

Single Nucleotide Polymorphisms

SRFA

Selective Restriction Fragment Amplication

SSR

Simple Sequence Repeates hay Microsatellite


16

1.2

Nguồn gốc các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa phổ biến được thu
thập tại các tỉnh phía Bắc

30

2.1

Danh sách các dòng lúa vật liệu sử dụng trong nghiên cứu

47

2.2

Các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá sử dụng trong nghiên cứu

49

2.3

Các chỉ thị liên kết với gen thơm fgr trên NST số 8 sử dụng trong
nghiên cứu

49

2.4



3.5

Kiểu gen kháng và mức kháng/nhiễm với các chủng vi khuẩn gây
bệnh bạc lá ở thế hệ F1 của các tổ hợp lai

82

3.6

Tỷ lệ phân ly kiểu gen kháng Xa4, xa5 và Xa7 ở thế hệ F2 của các tổ
lai được nhận dạng bằng chỉ thị phân tử

85

3.7

Kiểu gen kháng được nhận diện bằng chỉ thị phân tử và mức
kháng/nhiễm với vi khuẩn gây bệnh bạc lá ở thế hệ F2 của các tổ hợp
lai

86

3.8

Kết quả kiểm tra gen kháng Xa4, xa5 và Xa7 bằng chỉ thị phân tử trên
các giống lúa vật liệu

89


105

3.15 Phân nhóm các mẫu giống lúa vật liệu theo nhiệt hóa hồ

105

3.16 Hệ số PIC, số allele thể hiện của 31 chỉ thị trên 51 mẫu giống lúa vật
liệu

107

3.17 Vật liệu lúa thơm, chất lượng cao được lựa chọn làm vật liệu cho các
tổ hợp lai định hường

111

3.18 Vật liệu lúa kháng bệnh bệnh bạc lá (nguồn gen kháng) được lựa chọn
làm vật liệu cho các tổ hợp lai định hướng

112

3.19

Các dòng giống lúa được lựa chọn làm vật liệu lai tạo

114

3.20

Danh sách các tổ hợp lai theo định hướng

Kết quả chọn cá thể mang gen mục tiêu trên quần thể F3 của các tổ
hợp lai trong vụ mùa 2012

123

3.26

Bảng ký hiệu dòng chọn

124

3.27

Kết quả chọn dòng lúa thơm kháng bệnh bạc lá ở thế hệ F4 trong vụ
xuân 2013

124

3.28

Kết quả chọn dòng lúa thơm kháng bệnh bạc lá ở thế hệ F5 trong vụ
mùa 2013

125

3.29

Danh sách các dòng lúa thơm kháng bệnh bạc lá thế hệ F6 được chọn
trong vụ mùa 2013


3.34

Phản ứng của các dòng lúa mới với một số sâu bệnh hại chính

133

3.35

Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng lúa mới

135

3.36

Phân tích chất lượng của các dòng lúa mới

137

ix


DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình

STT

Trang

1.1


Vị trí của gen kháng Xa4 được định vị bằng chỉ thị R1505

33

1.7

Vị trí của gen kháng Xa4 được định vị với chỉ thị Npb78 và Npb181

34

1.8

Gen kháng xa5 được định vị với chỉ thị RG556 và RM390

34

1.9

Cấu trúc của gen kháng xa5 trên NST số 5

35

1.10 Gen Xa7 được định vị với chỉ thị liên kết gần nhất là M3 – M5

35

3.1

Hình ảnh điện di sản phẩm PCR mẫu ADN của các giống, sử dụng các
chỉ thị RG28, RM342, RM223, L06 và BADH2


3.6

Hình ảnh điện di trên máy điện di mao quản sản phẩm PCR sử dụng
mồi P3 và RM5509 trên các mẫu giống lúa

78

3.7

Hình ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng các mồi chỉ thị phân tử
Nbp181, RG556, RM122, P3 và RM5509 trên quần thể F2 của các tổ
hợp lai giữa các mẫu giống lúa nhiễm chuẩn và kháng chuẩn

84

3.8

Sơ đồ hình cây biểu diễn mối quan hệ di truyền giữa 51 giống lúa
nghiên cứu

110

x


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cây lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực hàng đầu ở Việt Nam, là cây
trồng truyền thống gắn bó lâu đời với người nông dân Việt Nam. Từ một nước phải

là loại bệnh hại nguy hiểm nhất đối với cây lúa ở khu vực Châu Á (Mew et al.,1993).
Bệnh bạc lá lúa được ghi nhận làm hao hụt năng suất lúa ở Châu Á từ 50% đến 80%
(Khush and Ogawa, 1989). Ở Việt Nam, bệnh bạc lá lúa phổ biến ở tất cả các vùng
trồng lúa trong cả nước, từ vùng núi cao đến vùng ven biển, gây thiệt hại đến 60%
năng suất lúa hoặc có thể mất trắng. Bộ giống lúa chất lượng được trồng phổ biến
hiện nay ở các tỉnh phía Bắc như BT7, AC5, T10 nhiễm bệnh bạc lá rất nặng. Trong
những năm gần đây, tại một số tỉnh thuộc khu vực phía Bắc như Hà Nội, Nam Định,
Hải Dương đã hạn chế hoặc không đưa vào cơ cấu sản xuất đối với giống lúa BT7
và T10 trong vụ mùa. Đây là nguyên nhân hạn chế đến mục tiêu tăng sản lượng lúa
chất lượng tại các tỉnh phía Bắc trong những năm qua.
Công tác chọn tạo giống lúa của ta hiện nay vẫn chủ yếu là phương pháp
truyền thống dựa trên lai tạo và chọn lọc kiểu hình. Phương pháp này có hạn chế là
mất nhiều thời gian, kém hiệu quả, không chính xác vì biểu hiện kiểu hình còn phụ
thuộc vào môi trường, đặc biệt là rất khó để chọn đồng thời nhiều tính trạng mong
muốn. Để chọn tạo được giống lúa kháng hiệu quả và bền vững với nhiều chủng vi
khuẩn gây bệnh bạc lá thì giống lúa đó phải mang nhiều gen kháng với nhiều chủng
hoặc phải chứa 2 hoặc 3 gen kháng hữu hiệu. Bằng phương pháp chọn lọc truyền
thống thì rất khó để thực hiện, tốn nhiều thời gian để tạo ra được giống lúa kháng.
Phương pháp này càng khó hơn khi chúng ta tiến hành chọn giống lúa đồng thời có
mùi thơm và kháng bệnh bạc lá. Hiện nay, chỉ thị phân tử DNA đã được sử dụng như
là một công cụ hỗ trợ có hiệu quả trong các chương trình chọn tạo giống cây trồng
trên thế giới. Bằng phân tích kiểu gen kiểm soát các tính trạng mong muốn các nhà
chọn giống có thể tiến hành chọn ở bất cứ giai đoạn sinh trưởng nào của cây trồng,
chọn lọc có thể tiến hành ngay ở các thế hệ sớm và đặc biệt là có thể chọn được
giống mang nhiều tính trạng mong muốn trong cùng thời điểm.
Những kết quả nghiên cứu đã được công bố trên thế giới về di truyền tính
trạng mùi thơm và tính kháng bệnh bạc lá ở cây lúa là cơ sở cho việc nghiên cứu
2




Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa thơm, chọn tạo giống lúa
kháng bệnh bạc bạc lá ở Việt Nam cũng đã được tiến hành ở một số cơ quan nghiên
cứu. Tuy nhiên, việc làm này vẫn còn rời rạc, chưa thành một hệ thống, chưa có
nhiều kết quả đưa ra. Đặc biệt, việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống
lúa đồng thời mang gen mùi thơm và các gen kháng bệnh bạc lá vẫn còn là mới ở
Việt Nam hiện nay.
2. Mục tiêu của đề tài
Lựa chọn chỉ thị phân tử liên kết với gen mùi thơm và gen kháng hữu hiệu
với các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá phổ biến, có độ chính xác cao sử dụng trong
lai tạo và chọn lọc giống lúa thơm kháng bệnh bạc lá cho các tỉnh phía Bắc
Chọn tạo được một số dòng lúa thơm kháng bệnh bạc lá (mang gen thơm và 1
hoặc 2 gen kháng hữu hiệu với các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá), năng suất khá
cho phát triển sản xuất và làm vật liệu cho công tác lai tạo tiếp.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
Cung cấp dẫn liệu thông tin khoa học về di truyền gen kiểm soát mùi thơm,
gen kháng bệnh bạc lá ở cây lúa và khả năng ứng dụng chỉ thị phân tử liên kết trong
chọn tạo giống lúa thơm kháng bệnh bạc lá.
Khẳng định hiệu quả của phương pháp lai tạo và chọn lọc kiểu hình kết hợp
với sử dụng chỉ thị phân tử DNA chọn kiểu gen mục tiêu (MAS) trong chọn tạo
giống lúa thơm kháng bệnh bạc lá.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Chọn tạo được 15 dòng lúa thơm mới, mang 1 – 2 gen kháng bệnh bạc lá
(trong các gen Xa4, xa5 và Xa7), thể hiện kháng tốt với các chủng vi khuẩn gây
bệnh bạc lá phổ biến ở các tỉnh phía Bắc. Các dòng lúa này được sử dụng làm vật
liệu lai tạo trong các chương trình chọn giống lúa thơm kháng bệnh bạc lá tiếp theo.
Trong đó, 2 dòng lúa là T7.19-2 (mang gen thơm fgr và gen kháng Xa7) và dòng
T25.82-3 (mang gen thơm fgr và gen kháng xa5) đáp ứng được mục tiêu chọn tạo về
4

thấp, một phần do di truyền của giống, phần nữa là do các giống lúa Jasmine rất mẫn
cảm với các loại sâu bệnh hại (Lorieux et al., 1996; Toojinda et al., 2005). Mặt khác,
giống lúa thơm cũng rất kén vùng trồng, điều này sẽ ảnh hưởng đến sự mở rộng diện
tích. Lúa thơm sẽ thể hiện mùi thơm cao hơn khi được trồng trong điều kiện thích
hợp. Hầu như giống lúa Jasmine ở Thái Lan được trồng trong vùng Isan, Đông Bắc
của Thái Lan, đây là vùng đất cát, nhiễm mặn, thường bị ngập úng và hạn nên năng
suất lúa rất thấp, bù lại mùi thơm rất cao, gạo chất lượng cao và trở thành thương
hiệu đặc thù của Thái lan (Itani et al., 2004). Ảnh hưởng của môi trường dẫn đến
năng suất thấp ở các giống lúa thơm là nguyên nhân dẫn đến việc hạn chế sản xuất
các giống lúa này ở Mỹ và những nước sản xuất lúa gạo truyền thống khác
(Bradbury, 2009). Một số nước có nền sản xuất lúa gạo truyền thống thường tập
trung khai thác theo hướng năng suất cao với hệ thống tưới tiêu và tăng cường phân
bón, nhưng mùi thơm và chất lượng bị giảm. Nhiều nước trong mạng lưới xuất khẩu
gạo trên thế giới như Mỹ cũng phải nhập khẩu một khối lượng lớn gạo thơm từ Thái
Lan, Ấn Độ và Pakistan bởi vì họ không thể sản xuất được gạo thơm chất lượng cao
tại đất nước của họ (Boriss, 2006). Từ khi bắt đầu cuộc cách mạng xanh, hầu hết các
chương trình chọn giống lúa trên thế giới tập trung vào cải tiến khả năng chống chịu

6


sâu bệnh hại và đặc biệt là tăng năng suất hạt. Để tăng sự quan tâm và phát triển trở
lại các giống lúa thơm trên thế giới, thời gian gần đây các nỗ lực trong công nghệ
sinh học và chọn giống đã tập trung vào tăng năng suất và khả năng chống chịu của
các giống lúa thơm nhưng vẫn giữ mùi thơm và chất lượng của các giống lúa này.
Việc làm này là rất khó đối với giống lúa Basmati bởi với một số chỉ tiêu chất lượng
so với các giống lúa thơm chất lượng khác như là độ kéo dài hạt khi nấu, độ mềm và
chất lượng nấu nướng (Garg et al., 2006). Mặc dù đã có những cố gắng, nhưng kết
quả của một số chương trình chọn tạo giống trong việc cải tạo năng suất và khả năng
chống chịu của giống lúa Basmati bị giới hạn bởi phương pháp chọn lọc truyền

Nam. Miền Nam có các giống lúa thơm chất lượng nổi tiếng như Nàng Thơm Chợ
Đào, Nàng Hương, Tàu Hương; miền Trung nổi tiểng với lúa Gié An Cựu và Lúa
thơm; Miền Bắc đặc trưng với nhóm lúa Tám, Dự và gần đây có giống BT7, T10,
AC5 cũng được xếp vào nhóm lúa thơm chất lượng cao. Tập đoàn lúa Tám của Việt
Nam là đặc sản độc đáo nổi tiếng từ ngàn xưa với hạt gạo nhỏ, trong, cơm dẻo, thơm
ngon. Một số giống bản địa ở Việt Nam yêu cầu vùng đất trồng phù hợp như giống
Nàng Thơm Chợ Đào chỉ trồng ở xã Mỹ Lệ, huyện Cần Đước, tỉnh Long An; giống
Séng Cù ở vùng cao biên giới tỉnh Lào Cai, Mường Khương, Bát Xát, Simakai thì
cơm mới ngon (Nguyễn Văn Luật, 2009). Chọn tạo giống lúa thơm chất lượng cao
phục vụ cho sản xuất trong những năm vừa qua đã có mục tiêu, định hướng rõ ràng
và được tiến hành ở nhiều cơ quan nghiên cứu trên cả nước như Viện Cây lương
thực và Cây thực phẩm, Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Lúa đồng bằng sông
Cửu long, Học Viện Nông nghiệp Việt Nam... Kết quả cũng đã đưa ra được một số
giống lúa thơm, chất lượng cao phục vụ cho sản xuất. Kết quả nghiên cứu của đề tài
“Nghiên cứu phát triển một số giống lúa đặc sản cho một số giống lúa đặc sản cho
một số vùng sinh thái của Việt Nam” giai đoạn 2001-2005, đã cải tiến và tạo ra một
số giống lúa thơm như Nếp 87, OM3536, OM2524, HT1, Nàng Thơm chợ đào dòng
5 và một số giống khác như nếp DT12, nếp DS101, nếp PD2, TK106, LT2...
(Nguyễn Hữu Nghĩa, 2006). Các giống lúa thơm chất lượng cao mới chọn tạo như
Hương Cốm do Học Viện Nông nghiệp Việt Nam chọn tạo; giống lúa CL8, CL9 do
Viện Di truyền nông nghiệp chọn tạo; giống lúa HT9, AC5, T10, HDT8 do Viện
Cây lương thực và Cây thực phẩm chọn tạo đã được đưa vào sản xuất tại các tỉnh
phía Bắc trong thời gian gần đây. Các giống lúa OM43-26, OM39, OM201,
OM2031, OM1490, OMCS2000, OM4900 do Viện Lúa Đồng bằng Sông Cửu long
chọn tạo cũng đã đang được đưa vào sản xuất và phát triển trong sản xuất tại các
tỉnh phía Nam. Tuy nhiên, cho đến nay các giống lúa thơm chất lượng mới chọn tạo
8


vẫn còn hạn chế như chất lượng chưa cao, chỉ ở mức trung bình nên rất khó để cạnh



lá (Yoshimura et al., 1998; Yer and McCouch, 2004; He et al., 2006) và nhiều các
tính trạng khác như khả năng chịu mặn, hạn… Chỉ thị RFLP là chỉ thị đồng trội, có
khả năng biểu hiện tất cả các alen của cùng một locus gen, do vậy có thể phân biệt
được các cá thể đồng hợp tử và dị hợp tử. Đây là đặc điểm ưu việt của loại chỉ thị
RFLP. Hạn chế của phương pháp này là tốn nhiều thời gian cần có mẫu dò đánh dấu
và enzyme cắt giới hạn, đòi hỏi nhiều trang thiết bị phòng thí nghiệm. Đặc biệt là
cần một lượng lớn DNA.
1.2.1.2. Chỉ thị phân tử dựa trên kĩ thuật phản ứng chuỗi trùng phân (Polymerase
Chain Reaction - PCR)
Kỹ thuật PCR được Kary Mullis phát minh ra năm 1985 và đã nhanh chóng
được sử dụng hầu hết ở các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới. Phản ứng dựa trên
nguyên tắc tổng hợp DNA nhờ enzym DNA Polymerase chịu nhiệt (Taq, Pfu…) với
sự có mặt của đoạn DNA khuôn mẫu, DNA mồi, các nucleotit (dNTP) gồm 4 loại:
dATP, dCTP, dGTP, dTTP và ion Mg2+ hoạt động như một chất xúc tác (Saiki and
Gelfand, 1989). Tuỳ theo bản chất của những đoạn mồi sử dụng mà có những hệ
thống chỉ thị đặc trưng gồm chỉ thị STS, RAPD, SSR, AFLP, SNP, cụ thể như sau:
Chỉ thị STS (Sequence Tagged Sites): Chỉ thị STS dựa trên phản ứng PCR,
được đưa ra nhờ việc xác định trình tự 2 đầu mỗi đoạn của mẫu dò dùng trong RFLP
phát hiện được đa hình liên kết gen, chọn một đoạn đặc hiệu để thiết kế mồi dùng
cho phản ứng PCR. Đây là loại chỉ thị đồng trội có thể phân biệt được gen ở trạng
thái đồng hợp tự và dị hợp tử. Mỗi đoạn gen khác nhau sẽ có trình tự nucleotide
khác nhau, tùy từng vị trí mà mồi có thể gắn vào những đoạn khác nhau, nếu ghép 2
đầu của một đoạn DNA nhất định thì sẽ được nhân lên đa hình thể hiện qua chiều
dài đoạn được xác định qua điện di. Trong nhiều trường hợp, đoạn nhân lên có kích
thước bằng nhau nhưng có trình tự nucleotide khác nhau, muốn phát hiện phải dùng
đến enzyme cắt giới hạn. Enzyme này nhận biết được các trình tự khác nhau đó và
cắt ở những vị trí nhất định sẽ tạo ra được các đoạn khác nhau, điện di sẽ xác định
được đa hình. Trình tự mồi STS phát hiện sự biến đổi ở mức allen của gen trong

đồng hợp tử và dị hợp tử và giá thành cho nghiên cứu là tương đối cao.
Chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeates hay Microsatellite): là chỉ thị nghiên
cứu đa hình những đoạn DNA lặp lại đơn giản, đơn vị lặp từ 1 – 6 nucleotide. Bản
chất đa hình của SSR được sinh ra do sự nhân bội từ DNA tổng số của hệ gen nhờ
sử dụng 2 đoạn mồi chặn biên 2 đầu với trình tự của vùng lặp lại. Giá trị của SSR là
11


ở chỗ nó sinh ra đa hình từ rất nhiều vùng tương ứng, bao phủ rộng khắp hệ gen và
phân biệt được trạng thái alen khác nhau của gen (chỉ thị đồng trội), có thể phân biệt
được đồng hợp tử và dị hợp tử, dễ dàng phát hiện bằng PCR. Ở thực vật, tần số và
số lượng SSR đã được xác định trên các cây rừng nhiệt đới, cây bắp cải (Lagercrantz
et al., 1993), lúa mì và 34 giống cây trồng khác (Morgante and Oliveri, 1993). Hiện
nay, nghiên cứu sàng lọc (screening) thư viện genome của lúa cho thấy có khoảng
25.000 chỉ thị SSR. Chỉ thị này được sử dụng nhiều trong nghiên cứu da dạng di
truyền, tìm chỉ thị liên kết và lập bản đồ gen với độ chính xác cao, đơn giản và rẻ
tiền (McCouch et al., 2002; Liu et al., 2002...)
Chỉ thị SNP (Single Nucleotide Polymorphisms): Chỉ thị đa hình nucleotide
đơn (Single Nucleotide Polymorphisms - SNP) có thể phân biệt sự khác nhau trong
phân tử DNA ở mức độ từng nucleotit trong cấu trúc di truyền giữa các cá thể hoặc
NST. Chỉ thị SNP được tìm ra đầu tiên trong bộ gen người, khoảng 1.250 bp là sàng
lọc được 1 SNP (Liu, 2007) và ở lúa thì cứ khoảng 200 - 700bp xuất hiện 1 SNP
(Kenneth, 2009). Hiện nay, ứng dụng của chỉ thị SNP đang rất phổ biết trong lĩnh
vực nghiên cứu về di truyền, lập bản đồ gen và xem xét tương quan của các gen liên
kết trên toàn bộ genome tới các tính trạng nghiên cứu (Jin et al., 2010). Những bộ
chỉ thị SNP với mật độ phân bố trên toàn bộ genome này được rất nhiều viện nghiên
cứu và công ty trên thế giới thiết kế và ứng dụng tiến hành hoàn toàn tự động và đạt
thông hiệu rất cao (Shen et al., 2004). Trong những năm gần đây những nghiên cứu
về di truyền thông qua các công nghệ genotyping ứng dụng chỉ thị SNP đã được tiến
hành trên rất nhiều loài như là ở nho (Lijavetzky et al., 2007), ở lúa (Caicedo et al.,

0,5

Cao

cao

T. bình

T. bình

cao

1,0 –3,0

1,5-50

Sử dụng (Easy of use)

Khó

Dễ

Dễ

Dễ

Dễ

Khả năng tự động hóa (Amenable


Thấp

Thấp

Đặc điểm
DNA yêu cầu (µg) (DNA
required)

Chất lượng DNA (DNA quality)
Số locus đa hình phân tích

20 - 100 1,0 – 3,0

1,0

(Number of polymorph loci
analysed)

to automation)

Nguồn: Korzun (2009)
1.2.2. Một số kết quả ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa
Hiện nay, một số gen kiểm soát một số tính trạng chính trong cây lúa như
thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng, khả năng chống chịu sâu bệnh hại
(biotic stress) và các điều kiện bất thuận (abiotic stress)... đã được định vị trên NST
bằng các chỉ thị phân tử ADN. Các chỉ thị phân tử ADN này được sử dụng như là
một công cụ hỗ trợ đắc lực trong công tác lai tạo và chọn lọc giống lúa mới.
Những năm gần đây, các nhà nghiên cứu thuộc IRRI đã thành công trong việc
chuyển gen quý vào các giống lúa trồng bằng phương pháp lai trở lại và chọn lọc
nhờ chỉ thị phân tử (MABC). Kết quả của những nghiên cứu này đã tạo ra được các